Response of radial growth to climate change for Larix olgensis along an altitudinal gradient on the eastern slope of Changbai Mountain, Northeast China
YU Jian1, 2, XU Qian-Qian3, LIU Wen-Hui4, LUO Chun-Wang1, YANG Jun-Long5, LI Jun-Qing1, LIU Qi-Jing1, *
1College of Forestry, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China2Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry, Zhenjiang, Jiangsu 212400, China 3Zhengzhou Fruit Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450009, China4Biodiversity Research Center, Chinese Research Academy of Environmental Science, Beijing 100012, China5School of Agriculture, Ningxia University, Yinchuan 750021, China
AimsTo further understand the sensitivity of tree growth to climate change and its variation with altitude, particularly the growth-climate relationship near the timberline, the radial growth of Larix olgensis in an oldgrowth forest along an altitudinal gradient on the eastern slope of Changbai Mountain was investigated. MethodsThe relationships between climate factors and tree-ring index were determined using bootstrapped response functions analysis with the software DENDROCLIM2002. Redundancy analysis, a multivariate “direct” gradient analysis, and its ordination axes were constrained to represent linear combinations with meteorological elements. The analysis was used to clarify the relationship between tree-ring width indexes at different elevations and climate factors during the period 1959-2009.Important findings indicated: (1) Tree ring chronologies from high altitudes were more superior than other samples in terms of growth-climate relationship, revealing that trees at high altitudes are more sensitive to climate variation than at low sites, (2) Tree growth was mainly affected by temperatures of from before and through growing season in previous year, especially in June and August. In comparison, tree growth in the low elevation was regulated by the combination of precipitation of August and Palmer drought severity index (PDSI) of September in current year, (3) Trees growing below timberline appeared to be more sensitive to climate warming; small extents of habitat heterogeneity or disturbance events beyond timberline may have masked the response, hence the optimal sites for examining growth trends as a function of climate variation are considered to be just below timberline, and (4) Redundancy analysis between the three chronologies and climate factors showed the same results as that of the correlation analysis and response function analysis, and this is in support of previous conclusion that redundancy analysis is also effective in quantifying the relationship between tree-ring indexes and climate factors.
Keywords：altitudinal gradient
;
timberline
;
Larix olgensis
;
redundancy analysis
;
tree ring
YUJian, XUQian-Qian, LIUWen-Hui, LUOChun-Wang, YANGJun-Long, LIJun-Qing, LIUQi-Jing. Response of radial growth to climate change for Larix olgensis along an altitudinal gradient on the eastern slope of Changbai Mountain, Northeast China[J]. Chinese Journal of Plant Ecology, 2016, 40(1): 24-35 https://doi.org/10.17521/cjpe.2015.0216
图3 不同海拔长白落叶松差值年表与气候因子的相关分析。*, p < 0.05。C, 当年; P, 上年。
Fig. 3 Correlation analysis of residual chronology for Larix olgensis in relation to monthly climatic factors in different elevations. *, p < 0.05; C, data of current year; P, data of previous year.
图4 不同海拔长白落叶松差值年表与气候因子的响应函数分析。*, p < 0.05。C, 当年; P, 上年。
Fig. 4 Response function analysis of residual chronology for Larix olgensis in relation to monthly climate factors at different elevations. *, p < 0.05; C, data of current year; P, data of previous year.
Fig. 5 Redundancy analysis calculated for residual chronologies of Larix olgensis at different elevations (dash vectors) and monthly meteorological elements (solid vectors) for the period 1959-2009. Only significant climate factors are shown. The longer the vector the more important is the climate factor. The correlation between the variables is illustrated by the cosine of the angle between the two vectors. Vectors pointing nearly the same direction indicate a high positive correlation, while the opposite directions have a high negative correlation, whereas vectors perpendicular to each other represent near-zero correlation. PDSI, Palmer drought severity index.
Multicentury reconstruction of the Canadian Drought Code from eastern Canada and its relationship with paleoclimatic indices of atmospheric circulation.
NortonDA (1985). A dendrochronological study of Nothofagus solandri tree growth along an elevational gradient, South Island, New Zealand. In: Tuner H, Tranquillini W eds. Establishment and Tending of Subalpine Forest: Research and Management. Swiss Federal Institute of Forestry Research, Birmensdorf. 159-171.
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PengJ, GouX, ChenF, LiJ, LiuP, ZhangY (2008).
Altitudinal variability of climate-tree growth relationships along a consistent slope of Anyemaqen Mountains, northeastern Tibetan Plateau.
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PetersonDW, PetersonDL, EttlGJ (2002).
Growth responses of subalpine fir to climatic variability in the Pacific Northwest.
Canadian Journal of Forest Research, 32, 1503-1517.
Uniform growth trends among central Asian low- and high-elevation juniper tree sites.
1
2007
... 树轮资料具有定年准确、连续性强、分辨率高和易于获取多个复本等优点, 已广泛用于评估树木生长与环境因子的关系(Hasenauer et al., 1999).山地森林生态系统对气候变化反映比较敏感(Fritts, 1976), 这为研究树木生长对气候变化的时空响应提供了极佳条件(Wang et al., 2005).树木生长与气候的关系随海拔梯度变化存在差异(Fritts et al., 1965).通常情况下, 高海拔地区树木径向生长主要受温度控制, 低海拔地区主要与降水量有关(Yu et al., 2007).然而, 由于各地区气候的空间差异, 这一规律并不是在所有地区都适用的(Wang et al., 2005; Esper et al., 2007; Liang et al., 2010; Shi et al., 2012). ...
Disturbance history and dynamics of an old-growth mixed species mountain forest in the Slovenian Alps.
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2009
... 就年表统计特征值而言, 林线内年轮年表优于林线外年表.以往研究表明, 林线处树木生长受气候因子(尤其是气温和降水)影响显著, 该处可能对气候波动最为敏感, 且气候波动可能影响林线进退(Yu et al., 2007).这也证实了前人得出的生存边界的树木对环境变化最为敏感的结论(Kullman, 1993; Buckley et al., 1997; Cullen et al., 2001).本研究也证实位于高海拔的树木比低海拔(适宜分布区)的树木对气候变化更敏感.如果生长在低海拔的树木对气候响应敏感, 那么树木与温度的关系理应随海拔高度增加表现得更为密切, 在林线外敏感性达到最大, 这一模式已经被前人的许多研究证实(Fritts, 1976; Cullen et al., 2001).然而为什么海拔位置更高的林线外年轮年表敏感性反而降低?这可能与该区环境胁迫等干扰事件频发有很大关系.在树线过渡区, 随海拔位置的升高, 逐渐加剧的强风会造成树木机械损伤(旗形树), 损害树木树冠, 进而影响树木健康(Firm et al., 2009).除此之外, 强风导致的积雪覆盖也会造成树干、树枝折断, 或共同的作用程度在个体间表现不一, 进而会导致林线外树木对气候的敏感性降低.林外强风造成的生理干旱也可能是导致年轮生长与气候要素不一致的主要原因. ...
Long-term trends in growth of Pinus palustris and Pinus elliottii along a hydrological gradient in central Florida.
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2001
... 长白山森林上限生长季较短(主要集中在7-8月), 6月初, 日最低气温超过0 ℃, 平均气温达到5 ℃, 这恰好是树木生长的生理学温度最低值(Vaganov et al., 2006).此时, 树木刚好处于生长初期, 温度增加有利于冬季积雪的融化, 树木提早结束休眠状态, 生长期延长, 较易形成宽轮(吴祥定和邵雪梅, 1996; 邵雪梅和吴祥定, 1997).高海拔落叶松径向生长与上年8月平均气温显著正相关, 这与前人在长白山高海拔地区研究发现较高的夏季温度有利于树木径向生长的结论一致(Yu et al., 2007; Wang et al., 2013).植物光合速率主要取决于温度, 生长季节温度增加可以增加高海拔植物光合产物积累(Wang et al., 2013).低海拔地区, 生长季主要集中在5-9月, 11月份进入休眠期.9月份充足的降水可以延长树木的生长季, 弥补因生长季中过快地生长造成的水分缺失, 有利于干物质积累以及土壤水分的涵养, 促进宽轮的形成, 这与前人报道的结果(于大炮等, 2005; 高露双等, 2011)一致.当年8月PDSI对低海拔长白落叶松生长同样重要, 这与前人研究结论(Foster & Brooks, 2001)一致.PDSI作为表征土壤干旱程度的指数, 不仅考虑到某一时段的土壤水分吸收, 还综合了空气温度、地表蒸发和径流等因子, 是土壤有效水分、温度和降水的综合反映, 它比温度、降水单独对树木生长的影响更有意义.树木生长所需的水分主要来源于植物根部从土壤中吸收所得, 自当年8月之后树木生长与PDSI持续的正相关关系表明土壤干湿变化对低海拔长白落叶松径向生长具有积极的作用. ...
Tree- ring characteristics along a vegetation gradient in northern Arizona.
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1965
... 树轮资料具有定年准确、连续性强、分辨率高和易于获取多个复本等优点, 已广泛用于评估树木生长与环境因子的关系(Hasenauer et al., 1999).山地森林生态系统对气候变化反映比较敏感(Fritts, 1976), 这为研究树木生长对气候变化的时空响应提供了极佳条件(Wang et al., 2005).树木生长与气候的关系随海拔梯度变化存在差异(Fritts et al., 1965).通常情况下, 高海拔地区树木径向生长主要受温度控制, 低海拔地区主要与降水量有关(Yu et al., 2007).然而, 由于各地区气候的空间差异, 这一规律并不是在所有地区都适用的(Wang et al., 2005; Esper et al., 2007; Liang et al., 2010; Shi et al., 2012). ...
长白山过渡带红松和鱼鳞云杉径向生长对气候因子的响应
1
2011
... 长白山森林上限生长季较短(主要集中在7-8月), 6月初, 日最低气温超过0 ℃, 平均气温达到5 ℃, 这恰好是树木生长的生理学温度最低值(Vaganov et al., 2006).此时, 树木刚好处于生长初期, 温度增加有利于冬季积雪的融化, 树木提早结束休眠状态, 生长期延长, 较易形成宽轮(吴祥定和邵雪梅, 1996; 邵雪梅和吴祥定, 1997).高海拔落叶松径向生长与上年8月平均气温显著正相关, 这与前人在长白山高海拔地区研究发现较高的夏季温度有利于树木径向生长的结论一致(Yu et al., 2007; Wang et al., 2013).植物光合速率主要取决于温度, 生长季节温度增加可以增加高海拔植物光合产物积累(Wang et al., 2013).低海拔地区, 生长季主要集中在5-9月, 11月份进入休眠期.9月份充足的降水可以延长树木的生长季, 弥补因生长季中过快地生长造成的水分缺失, 有利于干物质积累以及土壤水分的涵养, 促进宽轮的形成, 这与前人报道的结果(于大炮等, 2005; 高露双等, 2011)一致.当年8月PDSI对低海拔长白落叶松生长同样重要, 这与前人研究结论(Foster & Brooks, 2001)一致.PDSI作为表征土壤干旱程度的指数, 不仅考虑到某一时段的土壤水分吸收, 还综合了空气温度、地表蒸发和径流等因子, 是土壤有效水分、温度和降水的综合反映, 它比温度、降水单独对树木生长的影响更有意义.树木生长所需的水分主要来源于植物根部从土壤中吸收所得, 自当年8月之后树木生长与PDSI持续的正相关关系表明土壤干湿变化对低海拔长白落叶松径向生长具有积极的作用. ...
长白山过渡带红松和鱼鳞云杉径向生长对气候因子的响应
1
2011
... 长白山森林上限生长季较短(主要集中在7-8月), 6月初, 日最低气温超过0 ℃, 平均气温达到5 ℃, 这恰好是树木生长的生理学温度最低值(Vaganov et al., 2006).此时, 树木刚好处于生长初期, 温度增加有利于冬季积雪的融化, 树木提早结束休眠状态, 生长期延长, 较易形成宽轮(吴祥定和邵雪梅, 1996; 邵雪梅和吴祥定, 1997).高海拔落叶松径向生长与上年8月平均气温显著正相关, 这与前人在长白山高海拔地区研究发现较高的夏季温度有利于树木径向生长的结论一致(Yu et al., 2007; Wang et al., 2013).植物光合速率主要取决于温度, 生长季节温度增加可以增加高海拔植物光合产物积累(Wang et al., 2013).低海拔地区, 生长季主要集中在5-9月, 11月份进入休眠期.9月份充足的降水可以延长树木的生长季, 弥补因生长季中过快地生长造成的水分缺失, 有利于干物质积累以及土壤水分的涵养, 促进宽轮的形成, 这与前人报道的结果(于大炮等, 2005; 高露双等, 2011)一致.当年8月PDSI对低海拔长白落叶松生长同样重要, 这与前人研究结论(Foster & Brooks, 2001)一致.PDSI作为表征土壤干旱程度的指数, 不仅考虑到某一时段的土壤水分吸收, 还综合了空气温度、地表蒸发和径流等因子, 是土壤有效水分、温度和降水的综合反映, 它比温度、降水单独对树木生长的影响更有意义.树木生长所需的水分主要来源于植物根部从土壤中吸收所得, 自当年8月之后树木生长与PDSI持续的正相关关系表明土壤干湿变化对低海拔长白落叶松径向生长具有积极的作用. ...
Multicentury reconstruction of the Canadian Drought Code from eastern Canada and its relationship with paleoclimatic indices of atmospheric circulation.
Forest growth response to hanging climate between 1961 and 1990 in Austria.
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1999
... 树轮资料具有定年准确、连续性强、分辨率高和易于获取多个复本等优点, 已广泛用于评估树木生长与环境因子的关系(Hasenauer et al., 1999).山地森林生态系统对气候变化反映比较敏感(Fritts, 1976), 这为研究树木生长对气候变化的时空响应提供了极佳条件(Wang et al., 2005).树木生长与气候的关系随海拔梯度变化存在差异(Fritts et al., 1965).通常情况下, 高海拔地区树木径向生长主要受温度控制, 低海拔地区主要与降水量有关(Yu et al., 2007).然而, 由于各地区气候的空间差异, 这一规律并不是在所有地区都适用的(Wang et al., 2005; Esper et al., 2007; Liang et al., 2010; Shi et al., 2012). ...
Computer-assisted quality control in tree-ring dating and measurement.
Pine (Pinus sylvestris L.) tree-limit surveillance during recent decades central Sweden.
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1993
... 就年表统计特征值而言, 林线内年轮年表优于林线外年表.以往研究表明, 林线处树木生长受气候因子(尤其是气温和降水)影响显著, 该处可能对气候波动最为敏感, 且气候波动可能影响林线进退(Yu et al., 2007).这也证实了前人得出的生存边界的树木对环境变化最为敏感的结论(Kullman, 1993; Buckley et al., 1997; Cullen et al., 2001).本研究也证实位于高海拔的树木比低海拔(适宜分布区)的树木对气候变化更敏感.如果生长在低海拔的树木对气候响应敏感, 那么树木与温度的关系理应随海拔高度增加表现得更为密切, 在林线外敏感性达到最大, 这一模式已经被前人的许多研究证实(Fritts, 1976; Cullen et al., 2001).然而为什么海拔位置更高的林线外年轮年表敏感性反而降低?这可能与该区环境胁迫等干扰事件频发有很大关系.在树线过渡区, 随海拔位置的升高, 逐渐加剧的强风会造成树木机械损伤(旗形树), 损害树木树冠, 进而影响树木健康(Firm et al., 2009).除此之外, 强风导致的积雪覆盖也会造成树干、树枝折断, 或共同的作用程度在个体间表现不一, 进而会导致林线外树木对气候的敏感性降低.林外强风造成的生理干旱也可能是导致年轮生长与气候要素不一致的主要原因. ...
中国东南高海拔黄山松生长对气候的响应——以浙江省九龙山和安徽省牯牛降为例
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2014
... 响应函数分析(图5)表明: 不同海拔的树木对气候响应的差异明显, 高海拔落叶松树木生长主要受气温影响, 而低海拔树木主要与降水量有关, 这与前人在该区研究所得普遍结论一致(Yu et al., 2007).高海拔树木生长主要受上年生长季前期及生长季的温度影响, 这与前人对加拿大针叶树种(Lo et al., 2010)、长白山高海拔长白落叶松(邵雪梅和吴祥定, 1997)、中国东南高海拔地区(李玲玲等, 2014)及许多其他研究所得结论(吴祥定, 1990)相同.该区以往的研究发现北坡高海拔长白落叶松只与当年6月的气温显著相关, 而低海拔长白落叶松与环境的关系相对复杂(于大炮等, 2005).高海拔长白落叶松生长受当年气温影响, 低海拔长白落叶松生长对气候存在“滞后响应” (陈力等, 2014).这可能与取样地点的微环境存在差异有关.陈力等(2014)采集的高海拔长白落叶松所在海拔为1790 m, 而本研究高海拔落叶松所在海拔均超过1930 m, 二者相差将近150 m, 取样地点的地形、坡向与海拔高度均可能对其产生影响, 这在前人的研究中也得到证实(段建平等, 2010; 王晓春等, 2011).此外, 选取气象数据来自不同的气象观测站也可能是造成分析结果不同的另一个原因.于大炮等(2005)在长白山北坡开展长白落叶松取样工作时间较早, 当时的设备条件有限, 可能造成取样时海拔高度测量的误差, 进而导致与本研究所取高海拔落叶松在海拔高度上具有一定差异.其次, 由于受当时技术条件限制, 落叶松年表在去趋势方法上或许与本研究也有所不同.再者, 长白山北坡属阴坡, 东坡属阳坡, 且在树线过渡区, 复杂的地形能够潜在地引起小生境的极大差异(Peter- son et al., 2002), 强风会造成局地气候环境改变, 进而导致与气象站代表的区域气候存在差异.Chen等(2011)的研究也发现, 不同海拔的长白落叶松对当地气候变化具有不同的响应模式.以上原因均可能造成本研究结论与前人研究结论产生一定差异. ...
中国东南高海拔黄山松生长对气候的响应——以浙江省九龙山和安徽省牯牛降为例
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2014
... 响应函数分析(图5)表明: 不同海拔的树木对气候响应的差异明显, 高海拔落叶松树木生长主要受气温影响, 而低海拔树木主要与降水量有关, 这与前人在该区研究所得普遍结论一致(Yu et al., 2007).高海拔树木生长主要受上年生长季前期及生长季的温度影响, 这与前人对加拿大针叶树种(Lo et al., 2010)、长白山高海拔长白落叶松(邵雪梅和吴祥定, 1997)、中国东南高海拔地区(李玲玲等, 2014)及许多其他研究所得结论(吴祥定, 1990)相同.该区以往的研究发现北坡高海拔长白落叶松只与当年6月的气温显著相关, 而低海拔长白落叶松与环境的关系相对复杂(于大炮等, 2005).高海拔长白落叶松生长受当年气温影响, 低海拔长白落叶松生长对气候存在“滞后响应” (陈力等, 2014).这可能与取样地点的微环境存在差异有关.陈力等(2014)采集的高海拔长白落叶松所在海拔为1790 m, 而本研究高海拔落叶松所在海拔均超过1930 m, 二者相差将近150 m, 取样地点的地形、坡向与海拔高度均可能对其产生影响, 这在前人的研究中也得到证实(段建平等, 2010; 王晓春等, 2011).此外, 选取气象数据来自不同的气象观测站也可能是造成分析结果不同的另一个原因.于大炮等(2005)在长白山北坡开展长白落叶松取样工作时间较早, 当时的设备条件有限, 可能造成取样时海拔高度测量的误差, 进而导致与本研究所取高海拔落叶松在海拔高度上具有一定差异.其次, 由于受当时技术条件限制, 落叶松年表在去趋势方法上或许与本研究也有所不同.再者, 长白山北坡属阴坡, 东坡属阳坡, 且在树线过渡区, 复杂的地形能够潜在地引起小生境的极大差异(Peter- son et al., 2002), 强风会造成局地气候环境改变, 进而导致与气象站代表的区域气候存在差异.Chen等(2011)的研究也发现, 不同海拔的长白落叶松对当地气候变化具有不同的响应模式.以上原因均可能造成本研究结论与前人研究结论产生一定差异. ...
Growth variation in Abies georgei var. smithii along altitudinal gradients in the Sygera Mountains, southeastern Tibetan Plateau.
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2010
... 树轮资料具有定年准确、连续性强、分辨率高和易于获取多个复本等优点, 已广泛用于评估树木生长与环境因子的关系(Hasenauer et al., 1999).山地森林生态系统对气候变化反映比较敏感(Fritts, 1976), 这为研究树木生长对气候变化的时空响应提供了极佳条件(Wang et al., 2005).树木生长与气候的关系随海拔梯度变化存在差异(Fritts et al., 1965).通常情况下, 高海拔地区树木径向生长主要受温度控制, 低海拔地区主要与降水量有关(Yu et al., 2007).然而, 由于各地区气候的空间差异, 这一规律并不是在所有地区都适用的(Wang et al., 2005; Esper et al., 2007; Liang et al., 2010; Shi et al., 2012). ...
... 高海拔山区环境对全球气候变化反应最为敏感(Thompson, 2000).气候时常成为高山和亚北极地区等极端环境下树木生长的主要限制因子(Tessier et al., 1997).如果该结论属实, 那么树木生长与温度的关系理应随海拔增加而加强, 在林线处达到最强, 这一模式已经被一些研究(Buckley et al., 1997; Villalba et al., 1997)所证实.然而, 本研究中高海拔林线外长白落叶松径向生长与气温的关系并未表现出最强, 这与前人关于新西兰的假山毛榉(Noth- ofagus) (Cullen et al., 2001)、加拿大的主要针叶树种(Lo et al., 2010), 以及在西藏树线过渡区的川西云杉(Picea likiangensis var. balfouriana) (刘娟等, 2015)的研究结果类似.什么原因造成这种现象?有研究认为, 高海拔地区气候不足以解释树木径向生长的变化, 局部小气候和林分动态或许比气候因子对树木生长的影响更为重要(Lo et al., 2010).在树线过渡区, 复杂的地形能够潜在地造成小生境的极大差异(Peterson et al., 2002).在较短的垂直距离上, 小生境可为树木提供“避难所”, 以应对气候变化(Scherrer & Körner, 2011).这种小生境的差异可降低高海拔地区树木径向生长对气温变化的敏感性, 造成树木生长对全球气候变暖趋势响应不明显(Wilmking & Juday, 2005).干扰事件也可能是破坏林线处树木生长与气候关系的主要原因(Cullen et al., 2001; Yu et al., 2007).在林线以外, 气候条件极其严酷, 譬如, 低温、强风、积雪覆盖、土层较浅和较低的养分利用率, 同时生长季缩短也是一个主要原因(Liang et al., 2010).树木径向生长对气候变化的响应非常复杂.同时, 树木径向生长也受种内、种间竞争以及林分株数密度的影响, 进而导致在林线外树木对气候变化的敏感性降低(Peterson et al., 2002).因此, 检验树木生长与气候变化关系的最佳位置也许在林线下方(Cullen et al., 2001), 本文研究结果也支持这一观点. ...
西藏八宿川西云杉树线过渡区树木生长与气候关系的一致性
1
2015
... 高海拔山区环境对全球气候变化反应最为敏感(Thompson, 2000).气候时常成为高山和亚北极地区等极端环境下树木生长的主要限制因子(Tessier et al., 1997).如果该结论属实, 那么树木生长与温度的关系理应随海拔增加而加强, 在林线处达到最强, 这一模式已经被一些研究(Buckley et al., 1997; Villalba et al., 1997)所证实.然而, 本研究中高海拔林线外长白落叶松径向生长与气温的关系并未表现出最强, 这与前人关于新西兰的假山毛榉(Noth- ofagus) (Cullen et al., 2001)、加拿大的主要针叶树种(Lo et al., 2010), 以及在西藏树线过渡区的川西云杉(Picea likiangensis var. balfouriana) (刘娟等, 2015)的研究结果类似.什么原因造成这种现象?有研究认为, 高海拔地区气候不足以解释树木径向生长的变化, 局部小气候和林分动态或许比气候因子对树木生长的影响更为重要(Lo et al., 2010).在树线过渡区, 复杂的地形能够潜在地造成小生境的极大差异(Peterson et al., 2002).在较短的垂直距离上, 小生境可为树木提供“避难所”, 以应对气候变化(Scherrer & Körner, 2011).这种小生境的差异可降低高海拔地区树木径向生长对气温变化的敏感性, 造成树木生长对全球气候变暖趋势响应不明显(Wilmking & Juday, 2005).干扰事件也可能是破坏林线处树木生长与气候关系的主要原因(Cullen et al., 2001; Yu et al., 2007).在林线以外, 气候条件极其严酷, 譬如, 低温、强风、积雪覆盖、土层较浅和较低的养分利用率, 同时生长季缩短也是一个主要原因(Liang et al., 2010).树木径向生长对气候变化的响应非常复杂.同时, 树木径向生长也受种内、种间竞争以及林分株数密度的影响, 进而导致在林线外树木对气候变化的敏感性降低(Peterson et al., 2002).因此, 检验树木生长与气候变化关系的最佳位置也许在林线下方(Cullen et al., 2001), 本文研究结果也支持这一观点. ...
西藏八宿川西云杉树线过渡区树木生长与气候关系的一致性
1
2015
... 高海拔山区环境对全球气候变化反应最为敏感(Thompson, 2000).气候时常成为高山和亚北极地区等极端环境下树木生长的主要限制因子(Tessier et al., 1997).如果该结论属实, 那么树木生长与温度的关系理应随海拔增加而加强, 在林线处达到最强, 这一模式已经被一些研究(Buckley et al., 1997; Villalba et al., 1997)所证实.然而, 本研究中高海拔林线外长白落叶松径向生长与气温的关系并未表现出最强, 这与前人关于新西兰的假山毛榉(Noth- ofagus) (Cullen et al., 2001)、加拿大的主要针叶树种(Lo et al., 2010), 以及在西藏树线过渡区的川西云杉(Picea likiangensis var. balfouriana) (刘娟等, 2015)的研究结果类似.什么原因造成这种现象?有研究认为, 高海拔地区气候不足以解释树木径向生长的变化, 局部小气候和林分动态或许比气候因子对树木生长的影响更为重要(Lo et al., 2010).在树线过渡区, 复杂的地形能够潜在地造成小生境的极大差异(Peterson et al., 2002).在较短的垂直距离上, 小生境可为树木提供“避难所”, 以应对气候变化(Scherrer & Körner, 2011).这种小生境的差异可降低高海拔地区树木径向生长对气温变化的敏感性, 造成树木生长对全球气候变暖趋势响应不明显(Wilmking & Juday, 2005).干扰事件也可能是破坏林线处树木生长与气候关系的主要原因(Cullen et al., 2001; Yu et al., 2007).在林线以外, 气候条件极其严酷, 譬如, 低温、强风、积雪覆盖、土层较浅和较低的养分利用率, 同时生长季缩短也是一个主要原因(Liang et al., 2010).树木径向生长对气候变化的响应非常复杂.同时, 树木径向生长也受种内、种间竞争以及林分株数密度的影响, 进而导致在林线外树木对气候变化的敏感性降低(Peterson et al., 2002).因此, 检验树木生长与气候变化关系的最佳位置也许在林线下方(Cullen et al., 2001), 本文研究结果也支持这一观点. ...
... 响应函数分析(图5)表明: 不同海拔的树木对气候响应的差异明显, 高海拔落叶松树木生长主要受气温影响, 而低海拔树木主要与降水量有关, 这与前人在该区研究所得普遍结论一致(Yu et al., 2007).高海拔树木生长主要受上年生长季前期及生长季的温度影响, 这与前人对加拿大针叶树种(Lo et al., 2010)、长白山高海拔长白落叶松(邵雪梅和吴祥定, 1997)、中国东南高海拔地区(李玲玲等, 2014)及许多其他研究所得结论(吴祥定, 1990)相同.该区以往的研究发现北坡高海拔长白落叶松只与当年6月的气温显著相关, 而低海拔长白落叶松与环境的关系相对复杂(于大炮等, 2005).高海拔长白落叶松生长受当年气温影响, 低海拔长白落叶松生长对气候存在“滞后响应” (陈力等, 2014).这可能与取样地点的微环境存在差异有关.陈力等(2014)采集的高海拔长白落叶松所在海拔为1790 m, 而本研究高海拔落叶松所在海拔均超过1930 m, 二者相差将近150 m, 取样地点的地形、坡向与海拔高度均可能对其产生影响, 这在前人的研究中也得到证实(段建平等, 2010; 王晓春等, 2011).此外, 选取气象数据来自不同的气象观测站也可能是造成分析结果不同的另一个原因.于大炮等(2005)在长白山北坡开展长白落叶松取样工作时间较早, 当时的设备条件有限, 可能造成取样时海拔高度测量的误差, 进而导致与本研究所取高海拔落叶松在海拔高度上具有一定差异.其次, 由于受当时技术条件限制, 落叶松年表在去趋势方法上或许与本研究也有所不同.再者, 长白山北坡属阴坡, 东坡属阳坡, 且在树线过渡区, 复杂的地形能够潜在地引起小生境的极大差异(Peter- son et al., 2002), 强风会造成局地气候环境改变, 进而导致与气象站代表的区域气候存在差异.Chen等(2011)的研究也发现, 不同海拔的长白落叶松对当地气候变化具有不同的响应模式.以上原因均可能造成本研究结论与前人研究结论产生一定差异. ...
... 长白山森林上限生长季较短(主要集中在7-8月), 6月初, 日最低气温超过0 ℃, 平均气温达到5 ℃, 这恰好是树木生长的生理学温度最低值(Vaganov et al., 2006).此时, 树木刚好处于生长初期, 温度增加有利于冬季积雪的融化, 树木提早结束休眠状态, 生长期延长, 较易形成宽轮(吴祥定和邵雪梅, 1996; 邵雪梅和吴祥定, 1997).高海拔落叶松径向生长与上年8月平均气温显著正相关, 这与前人在长白山高海拔地区研究发现较高的夏季温度有利于树木径向生长的结论一致(Yu et al., 2007; Wang et al., 2013).植物光合速率主要取决于温度, 生长季节温度增加可以增加高海拔植物光合产物积累(Wang et al., 2013).低海拔地区, 生长季主要集中在5-9月, 11月份进入休眠期.9月份充足的降水可以延长树木的生长季, 弥补因生长季中过快地生长造成的水分缺失, 有利于干物质积累以及土壤水分的涵养, 促进宽轮的形成, 这与前人报道的结果(于大炮等, 2005; 高露双等, 2011)一致.当年8月PDSI对低海拔长白落叶松生长同样重要, 这与前人研究结论(Foster & Brooks, 2001)一致.PDSI作为表征土壤干旱程度的指数, 不仅考虑到某一时段的土壤水分吸收, 还综合了空气温度、地表蒸发和径流等因子, 是土壤有效水分、温度和降水的综合反映, 它比温度、降水单独对树木生长的影响更有意义.树木生长所需的水分主要来源于植物根部从土壤中吸收所得, 自当年8月之后树木生长与PDSI持续的正相关关系表明土壤干湿变化对低海拔长白落叶松径向生长具有积极的作用. ...
Growth response of Pinus tabulaeformis to climate along an elevation gradient in the eastern Qinling Mountains, central China.
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2012
... 树轮资料具有定年准确、连续性强、分辨率高和易于获取多个复本等优点, 已广泛用于评估树木生长与环境因子的关系(Hasenauer et al., 1999).山地森林生态系统对气候变化反映比较敏感(Fritts, 1976), 这为研究树木生长对气候变化的时空响应提供了极佳条件(Wang et al., 2005).树木生长与气候的关系随海拔梯度变化存在差异(Fritts et al., 1965).通常情况下, 高海拔地区树木径向生长主要受温度控制, 低海拔地区主要与降水量有关(Yu et al., 2007).然而, 由于各地区气候的空间差异, 这一规律并不是在所有地区都适用的(Wang et al., 2005; Esper et al., 2007; Liang et al., 2010; Shi et al., 2012). ...
Spatiotemporal variability in tree growth in the Central Pyrenees: Climatic and site influences.
Research strategies in dendroecology and dendroclimatology in mountain environments.
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1997
... 高海拔山区环境对全球气候变化反应最为敏感(Thompson, 2000).气候时常成为高山和亚北极地区等极端环境下树木生长的主要限制因子(Tessier et al., 1997).如果该结论属实, 那么树木生长与温度的关系理应随海拔增加而加强, 在林线处达到最强, 这一模式已经被一些研究(Buckley et al., 1997; Villalba et al., 1997)所证实.然而, 本研究中高海拔林线外长白落叶松径向生长与气温的关系并未表现出最强, 这与前人关于新西兰的假山毛榉(Noth- ofagus) (Cullen et al., 2001)、加拿大的主要针叶树种(Lo et al., 2010), 以及在西藏树线过渡区的川西云杉(Picea likiangensis var. balfouriana) (刘娟等, 2015)的研究结果类似.什么原因造成这种现象?有研究认为, 高海拔地区气候不足以解释树木径向生长的变化, 局部小气候和林分动态或许比气候因子对树木生长的影响更为重要(Lo et al., 2010).在树线过渡区, 复杂的地形能够潜在地造成小生境的极大差异(Peterson et al., 2002).在较短的垂直距离上, 小生境可为树木提供“避难所”, 以应对气候变化(Scherrer & Körner, 2011).这种小生境的差异可降低高海拔地区树木径向生长对气温变化的敏感性, 造成树木生长对全球气候变暖趋势响应不明显(Wilmking & Juday, 2005).干扰事件也可能是破坏林线处树木生长与气候关系的主要原因(Cullen et al., 2001; Yu et al., 2007).在林线以外, 气候条件极其严酷, 譬如, 低温、强风、积雪覆盖、土层较浅和较低的养分利用率, 同时生长季缩短也是一个主要原因(Liang et al., 2010).树木径向生长对气候变化的响应非常复杂.同时, 树木径向生长也受种内、种间竞争以及林分株数密度的影响, 进而导致在林线外树木对气候变化的敏感性降低(Peterson et al., 2002).因此, 检验树木生长与气候变化关系的最佳位置也许在林线下方(Cullen et al., 2001), 本文研究结果也支持这一观点. ...
Ice core evidence for climate change in the tropics: Implications for our future.
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2000
... 高海拔山区环境对全球气候变化反应最为敏感(Thompson, 2000).气候时常成为高山和亚北极地区等极端环境下树木生长的主要限制因子(Tessier et al., 1997).如果该结论属实, 那么树木生长与温度的关系理应随海拔增加而加强, 在林线处达到最强, 这一模式已经被一些研究(Buckley et al., 1997; Villalba et al., 1997)所证实.然而, 本研究中高海拔林线外长白落叶松径向生长与气温的关系并未表现出最强, 这与前人关于新西兰的假山毛榉(Noth- ofagus) (Cullen et al., 2001)、加拿大的主要针叶树种(Lo et al., 2010), 以及在西藏树线过渡区的川西云杉(Picea likiangensis var. balfouriana) (刘娟等, 2015)的研究结果类似.什么原因造成这种现象?有研究认为, 高海拔地区气候不足以解释树木径向生长的变化, 局部小气候和林分动态或许比气候因子对树木生长的影响更为重要(Lo et al., 2010).在树线过渡区, 复杂的地形能够潜在地造成小生境的极大差异(Peterson et al., 2002).在较短的垂直距离上, 小生境可为树木提供“避难所”, 以应对气候变化(Scherrer & Körner, 2011).这种小生境的差异可降低高海拔地区树木径向生长对气温变化的敏感性, 造成树木生长对全球气候变暖趋势响应不明显(Wilmking & Juday, 2005).干扰事件也可能是破坏林线处树木生长与气候关系的主要原因(Cullen et al., 2001; Yu et al., 2007).在林线以外, 气候条件极其严酷, 譬如, 低温、强风、积雪覆盖、土层较浅和较低的养分利用率, 同时生长季缩短也是一个主要原因(Liang et al., 2010).树木径向生长对气候变化的响应非常复杂.同时, 树木径向生长也受种内、种间竞争以及林分株数密度的影响, 进而导致在林线外树木对气候变化的敏感性降低(Peterson et al., 2002).因此, 检验树木生长与气候变化关系的最佳位置也许在林线下方(Cullen et al., 2001), 本文研究结果也支持这一观点. ...
Growth Dynamics of Conifer Tree-Rings: Images of Past and Future Environments. Springer
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2006
... 长白山森林上限生长季较短(主要集中在7-8月), 6月初, 日最低气温超过0 ℃, 平均气温达到5 ℃, 这恰好是树木生长的生理学温度最低值(Vaganov et al., 2006).此时, 树木刚好处于生长初期, 温度增加有利于冬季积雪的融化, 树木提早结束休眠状态, 生长期延长, 较易形成宽轮(吴祥定和邵雪梅, 1996; 邵雪梅和吴祥定, 1997).高海拔落叶松径向生长与上年8月平均气温显著正相关, 这与前人在长白山高海拔地区研究发现较高的夏季温度有利于树木径向生长的结论一致(Yu et al., 2007; Wang et al., 2013).植物光合速率主要取决于温度, 生长季节温度增加可以增加高海拔植物光合产物积累(Wang et al., 2013).低海拔地区, 生长季主要集中在5-9月, 11月份进入休眠期.9月份充足的降水可以延长树木的生长季, 弥补因生长季中过快地生长造成的水分缺失, 有利于干物质积累以及土壤水分的涵养, 促进宽轮的形成, 这与前人报道的结果(于大炮等, 2005; 高露双等, 2011)一致.当年8月PDSI对低海拔长白落叶松生长同样重要, 这与前人研究结论(Foster & Brooks, 2001)一致.PDSI作为表征土壤干旱程度的指数, 不仅考虑到某一时段的土壤水分吸收, 还综合了空气温度、地表蒸发和径流等因子, 是土壤有效水分、温度和降水的综合反映, 它比温度、降水单独对树木生长的影响更有意义.树木生长所需的水分主要来源于植物根部从土壤中吸收所得, 自当年8月之后树木生长与PDSI持续的正相关关系表明土壤干湿变化对低海拔长白落叶松径向生长具有积极的作用. ...
Recent trends in tree-ring records from high elevation sites in the Andes of northern Patagonia.
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1997
... 高海拔山区环境对全球气候变化反应最为敏感(Thompson, 2000).气候时常成为高山和亚北极地区等极端环境下树木生长的主要限制因子(Tessier et al., 1997).如果该结论属实, 那么树木生长与温度的关系理应随海拔增加而加强, 在林线处达到最强, 这一模式已经被一些研究(Buckley et al., 1997; Villalba et al., 1997)所证实.然而, 本研究中高海拔林线外长白落叶松径向生长与气温的关系并未表现出最强, 这与前人关于新西兰的假山毛榉(Noth- ofagus) (Cullen et al., 2001)、加拿大的主要针叶树种(Lo et al., 2010), 以及在西藏树线过渡区的川西云杉(Picea likiangensis var. balfouriana) (刘娟等, 2015)的研究结果类似.什么原因造成这种现象?有研究认为, 高海拔地区气候不足以解释树木径向生长的变化, 局部小气候和林分动态或许比气候因子对树木生长的影响更为重要(Lo et al., 2010).在树线过渡区, 复杂的地形能够潜在地造成小生境的极大差异(Peterson et al., 2002).在较短的垂直距离上, 小生境可为树木提供“避难所”, 以应对气候变化(Scherrer & Körner, 2011).这种小生境的差异可降低高海拔地区树木径向生长对气温变化的敏感性, 造成树木生长对全球气候变暖趋势响应不明显(Wilmking & Juday, 2005).干扰事件也可能是破坏林线处树木生长与气候关系的主要原因(Cullen et al., 2001; Yu et al., 2007).在林线以外, 气候条件极其严酷, 譬如, 低温、强风、积雪覆盖、土层较浅和较低的养分利用率, 同时生长季缩短也是一个主要原因(Liang et al., 2010).树木径向生长对气候变化的响应非常复杂.同时, 树木径向生长也受种内、种间竞争以及林分株数密度的影响, 进而导致在林线外树木对气候变化的敏感性降低(Peterson et al., 2002).因此, 检验树木生长与气候变化关系的最佳位置也许在林线下方(Cullen et al., 2001), 本文研究结果也支持这一观点. ...
Climatic signals in tree ring of Picea schrenkiana along an altitudinal gradient in the central Tianshan Mountains, northwestern China.
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2005
... 树轮资料具有定年准确、连续性强、分辨率高和易于获取多个复本等优点, 已广泛用于评估树木生长与环境因子的关系(Hasenauer et al., 1999).山地森林生态系统对气候变化反映比较敏感(Fritts, 1976), 这为研究树木生长对气候变化的时空响应提供了极佳条件(Wang et al., 2005).树木生长与气候的关系随海拔梯度变化存在差异(Fritts et al., 1965).通常情况下, 高海拔地区树木径向生长主要受温度控制, 低海拔地区主要与降水量有关(Yu et al., 2007).然而, 由于各地区气候的空间差异, 这一规律并不是在所有地区都适用的(Wang et al., 2005; Esper et al., 2007; Liang et al., 2010; Shi et al., 2012). ...
... ).然而, 由于各地区气候的空间差异, 这一规律并不是在所有地区都适用的(Wang et al., 2005; Esper et al., 2007; Liang et al., 2010; Shi et al., 2012). ...
大兴安岭北部樟子松树木生长与气候因子的关系
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2011
... 响应函数分析(图5)表明: 不同海拔的树木对气候响应的差异明显, 高海拔落叶松树木生长主要受气温影响, 而低海拔树木主要与降水量有关, 这与前人在该区研究所得普遍结论一致(Yu et al., 2007).高海拔树木生长主要受上年生长季前期及生长季的温度影响, 这与前人对加拿大针叶树种(Lo et al., 2010)、长白山高海拔长白落叶松(邵雪梅和吴祥定, 1997)、中国东南高海拔地区(李玲玲等, 2014)及许多其他研究所得结论(吴祥定, 1990)相同.该区以往的研究发现北坡高海拔长白落叶松只与当年6月的气温显著相关, 而低海拔长白落叶松与环境的关系相对复杂(于大炮等, 2005).高海拔长白落叶松生长受当年气温影响, 低海拔长白落叶松生长对气候存在“滞后响应” (陈力等, 2014).这可能与取样地点的微环境存在差异有关.陈力等(2014)采集的高海拔长白落叶松所在海拔为1790 m, 而本研究高海拔落叶松所在海拔均超过1930 m, 二者相差将近150 m, 取样地点的地形、坡向与海拔高度均可能对其产生影响, 这在前人的研究中也得到证实(段建平等, 2010; 王晓春等, 2011).此外, 选取气象数据来自不同的气象观测站也可能是造成分析结果不同的另一个原因.于大炮等(2005)在长白山北坡开展长白落叶松取样工作时间较早, 当时的设备条件有限, 可能造成取样时海拔高度测量的误差, 进而导致与本研究所取高海拔落叶松在海拔高度上具有一定差异.其次, 由于受当时技术条件限制, 落叶松年表在去趋势方法上或许与本研究也有所不同.再者, 长白山北坡属阴坡, 东坡属阳坡, 且在树线过渡区, 复杂的地形能够潜在地引起小生境的极大差异(Peter- son et al., 2002), 强风会造成局地气候环境改变, 进而导致与气象站代表的区域气候存在差异.Chen等(2011)的研究也发现, 不同海拔的长白落叶松对当地气候变化具有不同的响应模式.以上原因均可能造成本研究结论与前人研究结论产生一定差异. ...
Dendroclimatic analysis of Betula ermanii forests at their upper limit of distribution in Changbai Mountain, Northeast China.
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2007
... 树轮资料具有定年准确、连续性强、分辨率高和易于获取多个复本等优点, 已广泛用于评估树木生长与环境因子的关系(Hasenauer et al., 1999).山地森林生态系统对气候变化反映比较敏感(Fritts, 1976), 这为研究树木生长对气候变化的时空响应提供了极佳条件(Wang et al., 2005).树木生长与气候的关系随海拔梯度变化存在差异(Fritts et al., 1965).通常情况下, 高海拔地区树木径向生长主要受温度控制, 低海拔地区主要与降水量有关(Yu et al., 2007).然而, 由于各地区气候的空间差异, 这一规律并不是在所有地区都适用的(Wang et al., 2005; Esper et al., 2007; Liang et al., 2010; Shi et al., 2012). ...
